数学在日常生活中的应用：将建立大脑数字模型

如果你认为数学只是做做加减乘除，那么你就out了。

神舟号飞船的载人航天探索中，研究人员借助虚拟人模型测试返回舱降落时座椅承受的震动强度，探究太空射线对人类身体的潜在影响；医疗领域里，外科医生借助影像分析工具深入人体内部，清晰掌握器官、血管的形态及其相互位置关系，能够如同摘取果实般精准地移除病变组织

数学是自然科学的基础，与日常生活关系极为密切，现代通讯、交通出行、科研探索、工程建设、技术创新、医疗健康、工业生产、公共安全以及经济金融等领域都离不开数学的支持。数学科学涵盖了数学本身、统计学、运筹学以及理论计算机科学这些分支。由于数学科学拥有独立的学科体系，因此能够轻易地应用于不同学科领域。

用数学定位病灶

这是一项模拟手术演示，借助常规的CT、MRI等医疗影像资料，能够迅速生成详尽的肝脏解剖立体图，时长仅需三到四分钟，电脑屏幕上会展现一个半透明的肝脏模型，其内部结构清晰可见，包括肿瘤位置和完整血管网络；此外，这套系统还能用于手术预演，可以精确计算整个肝脏的大小，以及模拟切除后左右肝的剩余体积，同时还能测量血管切断处的具体直径等量化数据。

这个模拟手术最近在浙医一院和印尼联合肝移植中心进行活体肝移植前发挥了重要作用，显著减少了手术风险，有效提升了手术成功率，该软件由浙江大学数学系求是特聘教授孔德兴领导的研究团队开发完成，名为“数字化肝脏及手术导航系统”，它借助现代数学原理和高性能科学计算技术来分析病灶情况

数学与医学的融合形成了新兴的交叉领域，它运用先进的数学理论，借助强大的科学计算能力，并与现代医学紧密结合，同时还包括了现代物理和信息论等内容。孔德兴表示，数理医学的核心作用在于阐明医学领域的本质法则，它不仅能够描绘人体内部器官构造、病变部位等的形态轮廓，以及各种组织构造、血管系统等的空间布局，还可以对各类解剖学数据信息进行精确量化，同时还能预判病症的发作过程与变化趋势，并揭示病症产生的内在机制，最终辅助医师制定精准的治疗计划。

孔德兴通过研究，了解到普通孩子和体重过重孩子的神经传导路径存在差异，比如，普通孩子的神经纤维是单方向传递，形似一排排串起的糖块，而体重过重孩子的神经纤维却是互相连通的。他着手对大脑的核磁共振图像进行解读，意图构建帕金森病早期警示和确诊的参考标准，从而做到对帕金森病者实施早期诊断，有助于延长他们的生命年限。

美国国防部曾经指出，二十一世纪数学科学所遭遇的首要难题在于构建大脑的数字化模型。孔德兴所在的科研团队尝试测量不同年龄层健康人群的脑部容积，目的是制定适用于中国人的数字脑规范，以便清晰展现中国人脑部随年龄增长而发生的体积变化情况。

几何的优美与深刻

有观点认为，几何能够刻画自然规律。随着几何运算方法不断进步，许多人开始领悟到几何本身蕴含的精妙与深邃。

人们对于神态变化非常敏锐。依照心理认知学观点，大脑分辨神态的部位不同于分辨普通形态的区域。所以，对细微神态的构建和再现十分棘手。人体所有肢体活动形成一个有限维度的范围，由于人体只有若干个连接点，每个连接点只有若干个活动幅度。然而人类所有可能的神态变化形成的是无限维度的空间。因此，神态的产生存在根本性的挑战。

新出现的面部表情识别技术让表情的模拟和创造有了革命性的进展。运用光学波动叠加效应原理的快速立体相机能够即时捕捉表情的连续变动开yunapp体育官网入口下载手机版，当前设备能以每秒数百张的速率拍摄，每张图像都含有数百万个测量数据。借助曲面几何学方法构建模型，能够监测人脸每个部位移动的路径，进而实现表情的自动识别。

演员的面部轮廓和细节，还有各种活动神态，都录入资料库里。导演按照剧本要求，挑选恰当的神情、角度、唇形，加上特定环境，借助电脑制作出无需真人出场的影片。演员的表情还能被分离出来，安到动画角色身上开yun体育app入口登录，这样通过表情追踪手段，就能替代现在的表情设计和工作，让动画角色表情更自然，也更丰富。

几何学在机械加工领域也发挥着重要作用。人们都期待汽车外壳能够像镜子一样清晰反光，并且表面反射出的影像要平整无缝。从几何角度来说，这意味着车身外壳必须保持曲率的一致性。数控机床借助曲面几何学原理，来精确规划刀具的运动路线、作用力大小以及运行速率，以此将原始金属块塑造成流畅的曲面形态。

“大数据”时代更显身手

由于科学和工程众多领域、各类公司、政府部门以及国家安全等众多方面出现了真正庞大的数据集合，因此，对数学科学新方法的需求日益增长。

钢铁行业属于能耗大户，旨在改进流程管理，减少能源消耗，郜传厚教授受国家自然科学基金与浙江省科技厅省级公益性技术应用研究计划资助，着手进行低碳约束下高炉炼铁过程预测控制技术的研究开发工作。

焦炭的消耗量与硅元素的多少成反比，能量消耗也会随之降低，然而，硅成分过少的话，高炉会熄灭，无法进行炼钢作业。郜传厚通过研究众多相关参数信息，建立了数学模型，不仅能够检测铁水中硅的含量，关键在于还能精确预知未来数小时里硅的氧化走向，进而为高炉的操控人员制定出切实可行的调控方案。

浙江大学数学系特聘研究员张朋负责的是数据挖掘领域的研究工作。统计角度而言，常规交易与异常交易具备显著差异。张朋当前正深入分析电商平台所积累的丰富历史资料，意图构建一个模型开元ky888棋牌官网版，能够识别与欺诈行为关联的要素，同时依据未来未知交易的相关指标来判定交易是否涉及欺诈，进而实现对其的监测与警示。(江英华)